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目录 1

绪论 1

0.1 探索宇宙是人类永恒的欲望 1

0.2 天文学与人类社会发展的关系 4

0.3 天文学的研究对象 7

0.4 天文学的分支学科和研究手段 9

一、天体测量学 9

二、天体力学 9

三、天体物理学 10

第一章 宇宙概观 13

1.1 地月系 13

一、地球和月球 13

二、地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球 16

三、地球的形体和地月系年龄 19

四、地球的内部结构和三大冰期 22

五、月相 24

六、地球自转在地球上留下的蛛丝马迹 28

一、尺度概念 31

1.2 太阳系 31

二、太阳 34

三、行星的主要特征 40

四、太阳系的物质分布 43

1.3 恒星世界 46

一、数量和名称 46

二、运动和距离 48

三、体积和质量 50

1.4 银河系及河外星系 51

一、银河与银河系 51

二、河外星系 53

三、星系以上的四级天体系统 53

第二章 天球坐标系 56

2.1 建立球面坐标的基本原则 56

一、天球 56

二、球面的几何性质 57

三、建立球面坐标的三个条件 58

一、地平坐标系 59

2.2 三种常用的天球坐标系 59

二、赤道坐标系 60

三、黄道坐标系 61

2.3 天体的周日视运动 61

一、不同纬度处天球的旋转 61

二、天体中天和永不升落的天体 63

三、天体的赤道坐标与地平坐标的换算 64

2.4 太阳的周年视运动 66

一、太阳周年视运动是地球公转的反映 66

二、太阳周年视运动中黄经的变化 68

三、不同纬度处太阳视运动的轨迹 69

四、日地距离与四季冷暖变化的原因 71

2.5 天球赤道坐标系本身的运动 73

一、岁差与地球自转轴进动 73

二、岁差产生的后果 75

三、章动 76

四、黄赤交角的变化与地球极移 77

2.6 月球上的星空 78

一、恒星时 83

第三章 时间序列 83

3.1 恒星时与平太阳时 83

二、平太阳时 84

3.2 区时与世界时 85

一、地方时与区时 85

二、世界时与国际日期变更线 86

三、时间与地理经度的关系 87

3.3 恒星时与平时的换算 87

一、时间间隔的换算 87

二、时刻的换算 89

三、天体时角的换算 90

3.4 历法 91

一、现行公历 91

二、中国农历 92

三、纪年和儒略日 96

四、干支纪法 97

3.5 黄道13宫与星座算命 100

一、时间计量的现代概念 104

3.6 现代时间服务工作 104

二、国际时间服务 105

三、协调世界时 106

第四章 行星系统 108

4.1 万有引力定律和行星运动方程 108

一、万有引力定律 108

二、二体问题的微分方程 110

三、开普勒行星运动定律 111

四、多体问题与摄动方法简介 113

五、拉格朗日平动点 115

六、摄动力、潮汐现象和洛希极限 119

4.2 行星运动轨道和视运动规律 124

一、轨道根数 124

二、行星的视运动规律 129

三、日食和月食 134

4.3 行星际飞行器的轨道问题 144

一、二体问题中速度与轨道的关系 144

二、三种宇宙速度的计算 145

三、行星际飞行器的轨道设计 147

四、定点通信卫星的特殊轨道和发射过程 148

4.4 太阳系小天体 150

一、小行星 150

二、彗星 157

三、流星和陨石 163

第五章 恒星 168

5.1 恒星物理方法 168

一、电磁波谱和天文大气窗口 168

二、恒星的亮度、星等、光度 171

三、恒星光度测量 175

四、恒星的光谱和分光测量 177

五、恒星物理研究与量子力学 180

5.2 恒星的位置及运动参数 187

一、恒星的位置 188

二、恒星的运动参数 190

5.3 主星序 193

一、光谱型 193

二、赫罗图——光谱光度图 195

三、主序星 196

5.4 双星 197

一、双星的发现 197

二、食双星 199

三、分光双星和密近双星 200

四、由双星测定恒星的质量 203

5.5 星团、星云、星际物质 204

一、星团 204

二、星云 206

三、星际物质 207

5.6 不稳定恒星 208

一、脉动变星 209

二、非径向脉动与特殊变星 214

三、耀星、新星和超新星 219

第六章 星系 229

6.1 宇宙岛之争 229

6.2 星系的分类 233

二、旋涡星系 234

一、椭圆星系 234

三、棒旋星系 235

四、不规则星系 236

6.3 星系红移和哈勃常数 237

6.4 星系的质量和距离 242

6.5 本星系群 247

6.6 星系团和超星系团 258

6.7 活动星系 265

一、射电星系 266

二、爆发星系 269

三、塞佛特星系 270

四、蝎虎座BL型天体（BL Lac天体） 272

五、互扰星系 275

第七章 当代天文学新视野 279

7.1 从光学望远镜到全波段天文学 279

一、望远镜的功能 279

二、天文光学望远镜的类型 282

三、天文光学望远镜的制造简史 284

四、大型光学望远镜的技术限制 286

五、全波段天文学 287

7.2 20世纪90年代的大型天文光学望远镜 289

一、美国的凯克（Keck Ⅰ和KeckⅡ）10米望远镜 289

二、欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT） 292

三、双子星座望远镜（GEMINI） 292

四、口径11米光谱巡天望远镜（HET） 293

五、日本的昴星团望远镜（SUBARU） 294

六、美-意大双筒望远镜（LBT） 294

七、南非大望远镜（SALT） 294

八、西班牙大望远镜（GTC） 294

7.3 20世纪90年代的大型天文射电望远镜 295

一、美国毫米波阵列望远镜（MMA） 299

二、美国甚长基线阵（VLBA） 299

三、美国110米口径毫米波射电望远镜（GBT） 300

四、英国微波联线干涉网（MERLIN） 300

六、印度巨型米波射电望远镜阵（GMRT） 301

七、阿塔卡玛大毫米波阵（ALMA） 301

五、欧洲甚长基线干涉网（EVN） 301

7.4 空间天文探测设备 302

一、前苏联的载人飞行和月球探测 303

二、美国的阿波罗登月行动 304

三、水手号和海盗号探测器 305

四、先驱者和旅行者的行星探测 306

五、哈勃空间望远镜（HST） 308

六、伽利略号木星探测器和卡西尼号土星探测器 309

七、新一轮的火星探测 311

八、20世纪90年代以后轨道上的其他天文探测设备 313

7.5 未来10年的天文望远镜计划 316

一、新一代空间望远镜（JWST） 316

二、星座式X射线天文台（Con-X） 316

三、30米口径地面光学望远镜（TMT）和（GMT） 317

四、先进空地射电干涉仪（ARISE） 319

五、γ射线大面积空间望远镜（GLAST） 319

六、太阳动力学天文台（SDO） 320

七、空间激光干涉仪（LISA） 320

八、类地行星搜寻者（TPF） 321

九、欧洲的新天体测量卫星（GAIA）和100米光学望远镜（OWL） 322

7.6 中国的现代天文望远镜计划 324

一、大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST） 326

二、空间太阳望远镜（SST） 328

三、500米口径球面射电望远镜（FAST） 329

四、嫦娥一号探月工程 331

第八章 20世纪60年代天文学四大发现 332

8.1 脉冲星 332

一、发现 341

8.2 类星体 341

二、类星体的空间分布 344

三、红移有没有极限 345

四、红移量本质之争 348

五、类星体到底是什么 350

8.3 3开宇宙背景辐射 354

8.4 星际有机分子 360

一、爱丁顿的难题 365

9.1 恒星的能源 365

第九章 恒星的能源和演化机制 365

二、原子的内部结构 367

三、夸克、中微子和反物质 369

四、质子-质子反应和碳-氮-氧循环 373

五、中微子失踪悬案 376

9.2 主序和主序前期 380

一、主序星的理论模型 380

二、不同质量的主序星 384

三、主序前的情况 386

四、恒星早期演化框图 391

9.3 主序后的演化 392

一、氦后元素的热核反应 392

二、小质量恒星的晚期演化 395

三、中等质量恒星的晚期演化 399

四、大质量恒星的晚期演化 400

五、密近双星的演化 402

六、两类超新星 404

一、简并 406

9.4 恒星演化的最后结局 406

二、两个重要的极限 408

三、恒星晚期演化框图 410

四、泡利不相容原理与电子在原子中的运动状态 411

第十章 黑洞 414

10.1 黑洞的数学模型 414

10.2 黑洞的物理机制 417

一、视界 419

10.3 黑洞的奇妙性质 419

二、引潮力 420

三、时空特性 421

四、时间冻结 421

五、黑洞无毛和黑洞蒸发 423

六、旋转黑洞造成的时空旋涡 425

七、黑洞与黑洞之间的碰撞 426

10.4 黑洞的天文探测 428

10.5 巨型黑洞、微型黑洞和中等质量黑洞 434

10.6 活动星系核和类星体的能源机制 441

10.7 宇宙深处的γ射线暴 446

10.8 引力透镜 452

10.9 黑洞奇点、白洞和虫洞 457

第十一章 地外文明 463

11.1 生命的含义与生命起源概述 463

11.2 地外生命存在的科学依据 467

一、前提 467

二、生命存在的环境条件 468

三、有关地外生命的观测和实验 469

11.3 地外文明探索的艰巨性 471

11.4 已作出的探测努力 475

一、行星探测 475

二、信号的监听与发送 481

11.5 太阳系内的地外生命问题 485

一、月球水冰的发现 485

二、对火星生命的探测 486

三、对木星、土星及其卫星的考察 488

11.6 关于UFO现象 489

12.1 宇宙学和宇宙学原理 492

第十二章 宇宙模型理论 492

12.2 牛顿静态宇宙模型 494

12.3 爱因斯坦有限无界宇宙模型 498

12.4 伽莫夫的大爆炸宇宙模型 502

12.5 稳恒态宇宙模型 504

12.6 标准的大爆炸宇宙模型 505

一、化学元素的演化史 506

二、物质粒子的产生机制 507

三、大爆炸的宇宙进程 510

12.7 宇宙极早期的暴胀模型 514

一、视界疑难 514

二、平直性疑难 516

三、磁单极疑难 518

四、暴胀模型对疑难的化解 519

12.8 21世纪的两朵乌云——暗物质和暗能量 523

12.9 对称与破缺，奇点问题 537

附录1 星座表 544

附录3 中国古代的星空划分 547

附录2 北半球中纬地区可见的主要星座 547

附录4 古代中国的岁名、十二次等和西方古代的黄道十二宫 548

附录5 部分亮星的中国星名 548

附录6 最亮的21颗恒星 550

附录7 梅西耶（Messier）天体表 552

附录8 平时0时的恒星时S0表 556

附录9 我国主要城市经纬度与地方时间表 557

附录10 望远镜和空间探测器表 558

附录11 天文常数系统 562

附录13 角度·时间·距离 563

附录12 天文学常用的物理常数 563

附录14 太阳·月球·地球 564

附录15 太阳附近的恒星 566

附录16 九大行星 567

附录17 银河系的基本参量 568

附录18 星座简图 569

参考书目 575

人名索引 576

后记 587